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​【有一分重量就有一分好处】

 魅影苍穹 2020-04-05

任何零件重量的存在不是没有意义,重量的存在要么是功能需要,要么是为了保证可靠性和寿命,要么是为了保证经济性,只有单纯追求高性能时才可以把它们抛诸脑后,而片面减重不但不一定会提高性能,反而会影响到使用的方方面面。所以,有一分重量就有一分好处。
(一)怎么看待重量?
我们对于以上观点的提出是基于这样一种事实,那就是现在的自行车产品普遍重量较轻,产品重量差异较小,大多数产品已经足够轻,不必要追求极致化的轻量,以重量作为产品优劣的衡量标准和取舍条件是不科学的,锱铢必较是不必要的。自行车自身有限的重量对滚动阻力和摩擦力影响很小,但减重的成本往往很高。平路骑行不克服重力做功,人的体重远大于车重,车重占人车全重的比例很小,只有百分之几到十几,目前自行车普遍很轻,减重空间已经很小,减重对于骑行最不经济,效费比最低。平路骑行,重力不是骑行阻力,主要是滚动阻力和空气阻力,机械阻力也是很小一点,它们之和都比重力小很多。重力只在爬坡时才直接构成阻力,但公路道路坡度一般只有百分之几,即使爬坡也只是克服百分之几的重力做功,且任何骑行都是人体重力占绝大多数。在力学上,减少任一零件重量来提高自行车性能的能力都非常有限,与减少人体重的效果基本相当,即使在有转动惯量影响的情况下依然如此——因为就某个零件而言,重量都是较小的,已经进入目前人类制造技术的瓶颈或者是在某种制造成本下的瓶颈。在一定程度上,减少零件重量所需代价最为高昂,收效最少,性价比最低——自行车设计和制造的难点就在于又轻又强,重而很强——易,轻而稍强——中,极轻而稍强——难,尤其是如果极轻而很强或者甚至只追求极轻而不强,那么视极轻的程度有可能是目前人类无法办到的。
自行车的重量跟很多具体技术指标相关,不能认为是一个简单的物理量,按照单纯的物理学观点,自行车肯定是越轻越好,但那只是理想状况下的一厢情愿。就自行车产品来讲,虽然不是越重越好,但也绝不是越轻越好,就像人过于肥胖固然不好,但骨瘦如柴也同样不健康,减轻重量会在多个方面对自行车性能产生不利影响,绝不是只要重量轻就完事大吉了,而且绝不是“某车比某车轻就是某车比某车好”。自行车上的重量不是白白形成的,是因为使用需要,必须具备某些功能,如刹车、变速、减震、方便维修和调整等,必须保证足够的强度刚度而使用一定体积材料从而形成的,那么改变材料而减少重量就会影响强度刚度,减少材料体积也会影响强度刚度,也就是会影响性能。自行车应切实保证刚度以保证性能,宁重不软。重量不是关键性能指标,单纯减轻重量,1kg只是人车全重百分之一点几不会有性能上明显的改变,而减重给人带来的较明显的性能差异都是由于刚度发生了交大变化。减重有好坏两方面属性,既可以使性能变差,也可以使性能变好——通常的生活经验,材料相同时,单薄的东西不结实。这种道理不是到自行车上就作废了,加粗加厚会起到加强作用,过分轻薄乃至偷工减料就有可能变得不可靠。重量是产品保证足够的强度和刚度,乃至经济性之后,所形成的一个参数,而不应该成为一个刻意追求的性能指标,如果强度刚度不满足,只要一个重量数值是无意义的。有的人买了轻而软的觉得性能不佳,便反对起轻量,有的人买了轻而硬的,便觉得还是轻量的好,这些结论的得出都是非科学的。这就是一叶障目不见泰山,重量是有形指标,而刚度是无形指标,次要的有形指标掩盖了重要的无形指标。拿重量说事是得不出正确结论的,因为重量不是决定问题的关键,没有找准问题的决定性关键点自然得不出正确的结论,只能产生矛盾的结果。抓住刚度这一要点,才能抓住自行车的关键,达到提纲挈领的目的。
(二)减重会产生的问题
通过改变几何来减重的方式会产生的力学和人机工程学方面的问题:
1.强度刚度都和几何有关,所以,削弱几何以求减重会对强度刚度不利,进而对机械效率不利,包括如果零件壁厚较薄,对于局部强度不利,容易因意外碰撞造成局部变形和损伤。
2.骑行姿势与几何有关,所以,不合理的骑行几何对骑行健康不利。
3.通过性,克服障碍的能力和轮径有关,所以,减小的轮径对通过性不利。
通过改变材料来减重的方式会产生的耐用性的问题:目前为了减重,把零件材料钢质变成铝合金等轻量化材料导致成本增加。一般来讲,铝合金、钛合金、碳纤维复合材料,表面硬度较差(铝合金相较于钢铁材料强度也处于劣势)相较钢质零件耐用性居于劣势,且在几何形状相同的情况下,铝质零件刚性较差,如牙盘飞轮多使用钢质材料。铝合金的螺纹孔一般强度较差,对于在车上安装货架等承重附件不利。
所以,轻量材料对耐用性不利。——自行车不是只要使用轻量化材料,取得整体强度刚度满足条件就行的,其使用性能值得关注。
通过配置缩水来减重的方式会产生的功能缺失的问题:
1.减少牙盘数量会减少齿比范围,并且会导致链条的倾斜使用增加磨损。
2.削弱和丧失减振能力,如减振装置和人机结合部件(车座、车把)缩水,会导致对舒适性不利。
3.取消某些附件,如反光片等,对骑行安全不利。
减重往往会导致经济性大幅度下降,成本增加。轻量化材料和特殊制造工艺的使用都会大幅度增加自行车成本。
很多人升级减重,怎么减重也不减碟刹,怎么减重也不改单速,怎么减重也不改硬叉,怎么减重也不骑童车,为什么?就是什么都比重量重要。减重不能以偷工减料为代价,不能阉割某些功能。

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